松木桩在涵闸软基处理中的应用

松木桩在涵闸软基处理中的应用
作者：张华衍
来源：《中国新技术新产品》2010年第12期
摘要:以茂名市茂港区城区防洪工程施工实践为背景,介绍了松木桩在淤泥软土地基加固中的应用,主要阐述了松木桩施工的工艺控制流程以及处理软基的效果评价。

实践表明松木桩用于软土地基的加固,在特定的条件下具有造价低、工期短、能因地制宜等独特的优势,处理后的地基具有总沉降量小、能促进强度增长、整体强度高的特点。

关键词:堤防工程;涵闸基础;松木桩;工艺要求
在最近几年的堤防工程施工中,大量软土地基涵闸的新建,使得软基处理变得越来越受重视,在我省沿海地区广泛分布着海相沉积的深厚软土,软土地基的地质条件一般比较差、承载力低,其地基常为呈流、软塑性状态的淤泥,极易产生不均匀沉降、堤身塌陷和滑移,给涵闸基础工程的施工带来许多困难。

软弱地基是一种不良地基,由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性,因此在软土地基上修建建筑物,必须重视地基的变形和稳定问题。

在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足施工要求的问题,因而常常需要采取措施,进行地基处理。

处理的目的是要提高软弱地基的强度,保证地基的稳定,降低软弱土的压缩性,减少基础的沉降和不均匀沉降。

本文结合近几年在软土地基处兴建涵闸的施工情况,经比较分析,初步推荐经济合理的松木桩处理技术,以供业内同行日后在进行类似工程的施工控制时能起到一定的参考价值。

1 工程概况
茂名市茂港区城区防洪工程的任务为:以完善城市防洪(潮)、排涝体系为主,结合城市发展、环境美化、旅游景观、生态保护等综合整治工程。

茂港区城区防洪工程等级为III等,主要建筑物级别为3级,次要建筑物为4级,临时性建筑物为5级,防洪(潮)标准为5~20年一遇。

挡潮堤防长度为20.576km。

琼凡河防洪堤堤防长度为6.12km,13座排水涵闸。

1.1 工程地质
地貌单元上属海成地貌,受海水的冲蚀和堆积作用而成,钻孔深度范围内揭露的地层为第四系海相冲积砂土层。

(大堤,水闸)场地土类别:属中软,Ⅲ类场地土。

地震烈度属Ⅶ度区。

1.2 主要项目工程量
本工程施工内容包括:挡水工程、观测工程、挡潮堤防工程(20.576km)、琼凡河堤防整治工程(6.12km)、涵闸工程(12座)和临时工程(临时施工道路及临时房屋建筑工程)。

1.3 工程主要施工难点
1.3.1 涵闸软基处理:涵闸部位5-6米深均为海潮淤泥,基础开挖时,挖掘机无法正常站立,开挖困难,并且开挖时周边的淤泥不断涌来,难以完成基坑的开挖,后采用加打松木桩进行基础处理,松木桩长4.0米,尾径10厘米,间距300*300毫米,填上30厘米中砂,再浇筑混凝土垫层,预留一定的桩头埋在混凝土垫层里。

1.3.2 部分海堤基础建在海砂上,海砂相对较细,风干后较为松散,不宜直接在干海砂上,要进行灌水密实后再作为海堤基础。

2 松木桩施工
在确定本项工程软土地基方式之前,我们认真进行了工程地质勘察和土工试验。

只有查清土层和土质的情况,才能正确地进行方案选定。

此外,必须从场地的土层和土质的特点出发,对地基情况、施工及使用等方面进行综合考虑,通过方案比较、合理地选择地基处理方案。

一般软土厚度小于5m时较为适宜用松木桩处理,为了便于打桩,桩长不宜超过4m。

作端承桩时,为了保证桩尖能进入持力层,上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。

桩的材料必须用松木,因松木含有丰富的松脂,这些松脂能很好地防止地下水和细菌对其的腐蚀,价格也较为便宜。

松木桩适宜在地下水以下工作,对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区,不宜使用松木桩。

2.1 施工工艺流程
2.2 松木桩制作
(1)松木桩选用桩头直径为Φ200,尾径为Φ120的。

(2)原木树皮应削除,并砍去突出部分,不需要抛光,划出桩中轴线,锯平桩头。

(3)做好松木桩的防腐处理
2.3 施工控制要点
2.3.1 沉锤开始时将锤提到桩架顶部,待插好桩后轻落在桩顶上,再检查桩帽、桩锤与桩的中轴线是否一致,如有偏差及时调整。

2.3.2 一般开锤时,坠锤落锤不宜超过0.5米。

开始正常沉桩时,应一次到位,不得中途停顿,以免土恢复后难以下臣。

2.3.3 沉桩完成时停锤标准:原则上要求桩的入土深度和贯入度均应符合设计规定(即“双控”标准),若达到“双控”标准确有困难时,可采用下列方法进行处理:(1)设计桩尖标高处为一般粘性土层时,由于桩的贯入度变化不大,难以利用贯入度变化判断桩尖是否进入设计土层,可采用桩尖标高为控制。

沉桩后桩顶标高允许偏差为±10cm。

(2)设计桩尖标高处为硬塑性状态粘土层时,沉桩贯入度与一般粘性土层有时显不同,当桩尖已达到设计标高,贯入度较大,且设计贯入度又有
要求时,尖继续锤击,使桩尖贯入度接近设计贯入度,以保征桩尖已进入硬土层,但继续下沉的深度一般不超过1m。

当桩尖距设计标高较大而贯入度较小,且沉桩困难时,采用贯入度控制为主,标高作为校核。

(3)设计桩尖标高处为中密或密实砂土层、风化岩层时,因硬层起伏不一,施工中无法单独用标高控制,则以贯入度控制,则以贯入度控制为主,标高作为校核。

当贯入度已达控制贯入度,桩尖标高未达到设计标高时,应继续锤击10cm,其平均贯入度不大于控制贯入度,且桩尖距设计标高不超过1~2m;沉桩不能满足上述要求时,应与有关单位研究处理。

(4)沉好一根桩后,应立即进行检查,确认桩身无问题后,才移动桩架。

2.4 施工注意问题
2.4.1 锤击时宜“重锤低击”。

锤重、落距低可以延长锤击接触时间,从而降低锤的冲击应力,而且重锤低击比轻锤高速冲击效率也高。

2.4.2 锤与桩帽、桩帽与桩之间的垫层(即锤垫与桩垫)要仔细安放,要有适宜厚度。

桩垫采
用12cm厚水泥袋纸或7.5-10cm厚的松木比较适宜。

在锤击过程中须及时修理锤垫更换桩垫,
避免桩头引起很大的压应力。

桩帽不应紧密固定在桩头上,以免引起桩弯矩和扭矩的传递。

2.4.3 不得采用大能量的锤击施工,特别是桩尖进入硬层,贯入度变小时容易造成桩头和桩身损伤。

2.4.4 锤击沉桩下沉过程中,当桩穿过软土层后突然进入硬层时,要发生大的压应力(岩石更甚);当桩穿过硬土层后突然进入软土层时,会产生大的拉应力。

须注意观察,严格操作,否则会打坏桩。

2.4.5 锤击时要注意桩顶的压应力、桩身的拉应力以及桩身的压曲,其计算方法风第三节桩的设计。

2.4.6 锤击时要注意桩的疲劳。

当锤击次数越多、锤击频率越高,桩的强度降低越大,损伤的可能性也越大。

因此需要控制的锤击次数。

锤击控制次数。

2.4.7 沉桩复打
对发生“假极限”、“吸入”现象的桩应进行复打。

“假极限”是指桩在饱和的细、中、粗砂中连续锤击下沉时,使流动的砂紧密夹实于桩的周围,妨碍土中水分沿桩上升,在桩尖下形成水压很大的“水垫”,使桩产生暂时的极大贯入阻力;在休止一定时间后阻力就下降。

“吸入”是指桩在粘土中连续锤击时,由于土的渗透系数小,桩周围的土不能渗透扩散,而沿桩身向上挤出,形成周围的润滑套,使桩周围的摩擦力大为减少;在休止一定时间后,桩周土摩擦力恢复而增大。

3结束语
由上述工程实例可知,采用短木桩进行处理软弱地基处理时,具有施工方便、经济效益明显的优点,它可避免大量的土方开挖,因而在松木资源较为丰富的地区,用松木桩处理软弱地基在经济和技术上是可行的,它不失为一种处理软弱地基的有效手段。

参考文献
[1]某水闸重建工程软基处理经验及教训.广东水利水电2003.
[2]松木桩在软土地基加固中的应用.云南交通科技2003.。